基于人脸识别技术的考勤签到系统
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摘要：在信息化时代，非接触式交流已逐渐成为一种新的主流趋势，尤其是以高校，公司等为代表的团体迫切需要具有多样化、个性化，快速化的技术和手段。因此，结合前沿的识别技术来提取人脸特征，设计完成了基于人脸识别技术的签到考勤管理系统。该系统以签到考勤管理为核心，满足高校和公司对人员考勤的基本需要，同时，通过对考勤数据进行二次整理和分析，实现了数据可视化，考勤监督，打卡提醒等特色功能。系统在使用环境要求尽可能低的情况下，具有运行稳定、操作简单等优点。
关键词：人脸识别;系统设计;签到考勤管理
中图分类号：TP391 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）10-0181-02
1实现背景
1.1人脸识别技术背景
人脸识别是基于人的面部特征信息进行身份标识的一种生物识别技术，也称人像识别，面部识别。通常是指构建实现面部识别系统的一系列技术的总称，包括人脸图像采集，人脸定位，人脸识别处理，身份确认和身份查找等。具有非接触性，非强制性，并发性，视觉特性，操作简单，结果直观，隐蔽性的特点，常被应用于门禁、摄像监视、网络应用等方面。
1.2基本识别方法和算法
当下，人脸识别的技术和方法很多，其中主要的人脸识别方法有：几何特征的人脸识别、基于特征脸（PCA）的人脸识别、神经网络的人脸识别、弹性图匹配的人脸识别、线段Hausdorff距离（LHD）的人脸识别和支持向量机（SVM）的人脸识别等方法。
2系统框架结构
2.1硬件框架
在整个系统框架中，硬件框架是主要的支撑系统，无论是系统的实现运行、数据的采集处理，还是信息的反馈，都需要硬件设备作为强大的支撑条件。而在硬件框架中，Pc机和摄像传感设备最为关键：作为系统的核心，PC通过与其他硬件设备连接获取实时的图像数据信息，进行图像预处理、人脸检测与定位、人脸比对等操作，及时将图像的处理结果进行反馈，保证系统相应功能的实现，并与数据库连接保证数据及时的更新和存储;除此之外，还需要摄像头和相应的电路板等一系列设备，摄像头用来进行面部图像的识别确定，通过电路传输设备传输给Pc机，经处理后反馈结果给相应的设备。
2.2软件框架
在软件系统中，系统可大致分为设备状态控制和数据信息处理分析两方面。对于设备运行状态控制，通过不同时刻的不同需求，进行设备的状态管理，包括设备休眠和运行状态的切换，数据处理更改等。对于数据信息的处理分析，当初始图像得到采集后，采用PCA算法进行眉间距、鼻宽度、眼角间距、鼻尖到下巴长度等面部具体信息的获取，实现对面部各类参数的记录和分析，并与对应的其他个人信息一起存储在数据库中。在系统实际工作运行时，通过摄像头进行图像获取，利用计算程序得到人员的面部特征，实时与数据库中的信息进行对比，完成一次数据信息处理。
2.3通信框架
通信系统的主要功能是实时签到考勤信息传输到系统管理员，为避免在某些时刻会产生大量的签到考勤信息，造成并发数据量过于庞大，导致数据传输延迟甚至错误，从而影响执行效率，在软件设计时，充分考虑时间，人员，环境，系统处理能力等各方面因素，对传输的信息进行相应的控制。如对于有效正确的信息，进行时间规定传送，排队处理，而对无效信息进行自动放弃传输，以降低系统负载。
3系统设计与实现
本系统采用C/S架构，实现人脸图像非接触式的动态识别检测及签到考勤管理。对于系统主要包括：
1）個人身份数据信息的获取和管理;
2）实时数据的实时传输、处理;
3）数据信息的处理反馈及可视化显示;
41整体数据的安全性，完整性保证和维护更新。
在本系统中主要采用PCA算法进行人脸识别，利用数据库进行数据存储，并设计各功能子系统，利用多个子系统间的相互合作实现系统的完整功能。
3.1人脸识别PCA算法
PCA人脸识别算法即主成分分析法，主要用特征向量对样本数据进行分析，将高维特征向量通过特征向量矩阵转变为低维向量，由于通过PCA算法得到的新变量是不相关或正交的，因此仅损失了一些次要信息，保留主要信息，使误差达到最小值，PCA算法广泛应用于人脸识别中提取特征值和数据降维，在有效识别人脸数据信息上具有不错的效果。
3.2数据库设计
作为系统的信息存储中心，数据库的设计至关重要，良好的数据库设计是保证管理系统正常运作的必备条件，当前市场常用的数据库有SQL Server、MySQL、Oracle等，在本系统中，使用开源MySQL，结合大量MySQL软件是功能更加完善。
在数据库中，需要管理的数据主要包括管理员信息和用户个人信息两部分。其余的数据信息都是通过对这两部分信息进行处理后扩展得到的。
3.3子系统设计
1）管理员子系统：专门由管理员使用，初始数据的导人，后续数据信息的处理、更新、维护等事务，都需要管理员需要进行操作，面对不同的情况做出相应的反应，保证系统日常工作的正常运行。同时，管理员还需要负责对管理员本身个人信息的更新与管理。
2）数据信息管理子系统：数据信息对于系统来说是至关重要的，无论是管理员自身的信息，还是用户使用者的信息，都需要实时进行更新存储。这个子系统专门用来进行数据信息的管理操作，一方面，对原有的数据信息进行定期维护更新，保证数据的正确性，安全性，另一方面，每天会产生大量的图像等新的数据信息，需要与原有数据进行比对等操作，确保数据的实时性，保证数据处理结果准确无误。
3）数据信息处理子系统：系统可采用分级处理模式，将信息根据不同的所属分为不同层次结构，每天产生的数据按层次进行处理，层与层之间相互不影响，上层可查看下层的处理结果，保证数据处理的效率，确定处理结果能及时反馈。
4）数据可视化子系统：在对数据进行二次处理后，将处理结果根据层次进行各种形式的报表、图文可视化操作与各种形式的报表、图文提供的数据备份。该子系统可实际嵌套在数据信息管理子系统中，并提供外部接口，供外界设备调用。
4结束语
采用人脸识别签到考勤改变了传统人工检验的做法，极大提高了组织效率和办事能力，在基于人脸识别技术的考勤签到系统中，采用PCA算法的人脸识别技术为核心，将软件系统，硬件系统，通信系统相结合，保证系统整体工作的正常运行，在保证图像数据识别率的前提下有较高的实时性，稳定性，有效地满足签到考勤工作的需要。
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